Една-единствена повреда на кабелния уплътнител може да компрометира цялата система за безопасност с клас SIL. Разбирането на това как механичните компоненти влияят на функционалната безопасност е от решаващо значение за предотвратяване на промишлени бедствия.
Кабелните накрайници оказват влияние върху функционалната безопасност чрез своите режими на неизправност, възможности за защита от околната среда и нива на системни възможности, което изисква правилна оценка на SIL, анализ на данните за честотата на неизправностите и интегриране в цялостния проект на системата с измервателни уреди за безопасност, за да се поддържат необходимите нива на интегритет на безопасността.
Миналия месец Хасан ми се обади спешно от нефтохимическия си завод. Тяхната система за аварийно изключване SIL 2 се е провалила по време на тестване, защото проникването на вода през компрометиран кабелен улей е довело до неправилно функциониране на сензора. Този инцидент ми напомни защо механичните компоненти заслужават еднакво внимание при проектирането на функционалната безопасност.
Съдържание
- Какво представлява функционалната безопасност и как се вписват механичните компоненти в нея?
- Как кабелните втулки влияят на работата на системите за безопасност?
- Какви са изискванията SIL за кабелни втулки в приложения за безопасност?
- Как се избират и специфицират кабелни уплътнения за системи със сертификат SIL?
Какво представлява функционалната безопасност и как се вписват механичните компоненти в нея?
Функционална безопасност1 се фокусира върху предотвратяването на опасни повреди в критични за безопасността системи. Макар че вниманието често е насочено към електронните компоненти, механичните части като кабелните втулки играят също толкова важна роля.
Функционалната безопасност изисква всички компоненти във веригата за безопасност да отговарят на определени нива на интегритет, включително механични компоненти, които осигуряват защита на околната среда, интегритет на сигнала и надеждност на системата чрез техните режими на отказ, изисквания за поддръжка и систематични оценки на възможностите.
Разбиране на нивата на интегритет на безопасност (SIL)
Определения и изисквания за SIL:
| Ниво SIL | Фактор за намаляване на риска | Вероятност за повреда при поискване (PFD) | Примери за приложение |
|---|---|---|---|
| SIL 1 | 10 до 100 | 10-¹ до 10-² | Спиране на некритични процеси |
| SIL 2 | 100 до 1 000 | 10-² към 10-³ | Системи за аварийно изключване |
| SIL 3 | 1,000 до 10,000 | 10-³ до 10-⁴ | Системи за откриване на пожар и газ |
| SIL 4 | 10,000 до 100,000 | 10-⁴ до 10-⁵ | Защита на ядрен реактор |
Забележка: Нива на интегритет на безопасност (SIL)2 количествено определяне на целевото ниво на намаляване на риска, осигурено от функцията за безопасност. . Вероятност за повреда при поискване (PFD)3 е ключов показател за системите, работещи в режим на ниско търсене.
Ролята на механичните компоненти
Критични функции в системите за безопасност:
- Опазване на околната среда: Предотвратяване на проникване, което може да доведе до опасни повреди
- Цялост на сигнала: Поддържане на електрическа непрекъснатост и изолация
- Механична надеждност: Гарантиране на сигурността на връзките при натоварване
- Системни възможности: Подкрепа на общите изисквания за архитектура на системата
Дейвид наскоро сподели: "Чък, никога не разбрахме колко много изборът ни на кабелни жлебове е повлиял на изчисленията ни за SIL, докато не направихме подходящ анализ. Въздействието беше значително."
IEC 61508 Рамка за механични компоненти
Изисквания за жизнения цикъл:
- Концептуална фаза: Анализ на опасностите, включително режимите на механична повреда
- Фаза на проектиране: Систематична оценка на способностите на механичните части
- Изпълнение: Правилни процедури за инсталиране и конфигуриране
- Операция: Протоколи за поддръжка и изпитване
- Извеждане от експлоатация: Процедури за безопасно отстраняване и изхвърляне
Сайтът IEC 615084 Стандартът предоставя цялостна рамка за управление на функционалната безопасност през целия жизнен цикъл на системата.
Систематични нива на способностите:
- SC 1: Основни практики за проектиране и документация
- SC 2: Усъвършенствано управление и проверка на качеството
- SC 3: Официални процеси на разработване и независима оценка
- SC 4: Най-високо ниво с цялостно управление на жизнения цикъл
Как кабелните втулки влияят на работата на системите за безопасност?
Кабелните уплътнения влияят върху работата на ШИС чрез множество механизми на повреда, които могат да компрометират функциите за безопасност. Разбирането на тези въздействия е от съществено значение за правилното проектиране на системата.
Кабелните уплътнители влияят на работата на ШИС чрез опасни неразкрити повреди (проникване на вода, което води до изместване на сензора), опасни открити повреди (пълно разрушаване на уплътнението), безопасни повреди (очевиден теч) и систематични повреди (неправилен монтаж или спецификация), като всяка от тях изисква различни стратегии за смекчаване на последиците.
Анализ на режимите на неизправност за кабелни втулки
Опасни неоткрити повреди (DU):
- Постепенно разрушаване на уплътнението, което позволява проникване на влага
- Частична загуба на EMC екраниране, което причинява смущения
- Бавна корозия на вътрешните компоненти
- Микроподвизи, причиняващи прекъсване на връзките
Опасни открити повреди (DD):
- Пълна повреда на уплътнението с очевиден теч
- Механични повреди, които пречат на правилното уплътняване
- Видима корозия или влошаване на състоянието
- Издърпване или изместване на кабела
Безопасни провали (S):
- Прекомерно затягане, което води до очевидни повреди
- Пълна загуба на екологична оценка
- Механична повреда, възпрепятстваща монтажа
- Ясна индикация за компромис
Въздействие върху изпълнението на функцията за безопасност
Ефекти върху целостта на сигнала:
- Навлизането на вода може да доведе до отклонение на измерванията на сензора
- Корозията увеличава съпротивлението на контакта
- влошаването на ЕМС позволява смущения
- Температурният цикъл влияе върху калибрирането
каза ми Хасан: "Открихме, че проникването на влага през кабелните канали е довело до отклонение на нашите трансмитери за налягане с 2%, което е достатъчно, за да попречи на правилното функциониране на изключвателя."
Количествена оценка на въздействието
Приноси за процент на неуспеваемост:
- Честота на повредите на кабелните уплътнения: 10-⁶ до 10-⁴ повреди на час
- Фактори на околната среда: От 2 до 10 пъти множител
- Качество на инсталиране: 1.5x до 5x множител
- Ефективност на поддръжката: 0.5x до 2x мултипликатор
Пример за изчисляване на PFD:
За система с предпазен клапан под налягане SIL 2:
- Сензор PFD: 1×10-³
- Логически решател PFD: 5×10-⁴
- Краен елемент PFD: 2×10-³
- Принос на кабелния възел: 1×10-⁴
- Общо PFD на системата: 3,6×10-³ (все още в обхвата на SIL 2)
Обща причина за неуспехите
Фактори на стрес, свързани с околната среда:
- Циклично изменение на температурата, засягащо множество жлези
- Излагане на химикали, причиняващи системно разграждане
- Вибрации, разхлабващи връзките в системата
- Ултравиолетова радиация, която разрушава уплътнителните материали
Стратегии за смекчаване:
- Разнообразни типове и материали за кабелни втулки
- Излишни методи за уплътняване
- Програми за редовна проверка и поддръжка
- Мерки за опазване на околната среда
В Bepto предоставяме подробен анализ на режимите на неизправност и данни за надеждността на всички наши кабелни втулки, за да подкрепим вашите изчисления на SIL. Нашият инженерен екип може да ви помогне да оптимизирате дизайна на вашата система за безопасност. 😉
Какви са изискванията SIL за кабелни втулки в приложения за безопасност?
Кабелните уплътнения, използвани в системи с клас SIL, трябва да отговарят на специфични изисквания за системни възможности, честота на отказите и документация. Тези изисквания варират в зависимост от нивото на SIL и приложението.
Изискванията за SIL за кабелните втулки включват системно сертифициране на възможностите (минимум SC 2 за приложения със SIL 2), документирани данни за честотата на отказите, процедури за изпитване на доказателствата, интервали за поддръжка и интегриране в цялостните процеси за управление на жизнения цикъл на безопасността.
Системни изисквания за способности
SC 2 Изисквания (минимум за SIL 2):
- Система за управление на качеството (ISO 9001 или еквивалентна)
- Процедури за управление на конфигурацията
- Процеси на проверка и валидиране
- Системи за документиране и проследяване
- Управление на компетентността на персонала
Изисквания за SC 3 (Препоръчва се за SIL 3):
- Формален жизнен цикъл на разработката
- Дейности по независима проверка
- Разширени мерки за осигуряване на качеството
- Изчерпателни протоколи за изпитване
- Оценка и сертифициране от трета страна
Изисквания към документацията
Основен пакет документация:
- Ръководство за безопасност с анализ на режимите на неизправност
- Процедури за инсталиране и поддръжка
- Инструкции и интервали за провеждане на тестовете за проверка
- Ограничения, свързани с околната среда, и фактори за намаляване на мощността
- Сертификат за системни способности
Изисквания за данни за честотата на отказите:
- Стойности на ламбда (λ) за различни режими на повреда
- Фактори на стрес, свързани с околната среда
- Доверителни интервали и източници на данни
- Съображения, свързани с времето на мисията и износването
- Анализ на общите причини за отказ
Дейвид споделя: "Наличието на подходяща SIL документация от Bepto направи оценката ни от TÜV много по-гладка. Оценителят беше впечатлен от пълнотата на документацията за безопасност."
Изисквания за изпитване за доказване
Задачи на теста за доказване:
- Откриване на опасни и неоткрити повреди
- Проверка на способността за продължаване на функцията за безопасност
- Възстановяване на системата в познато безопасно състояние
- Актуализиране на данните за честотата на отказите въз основа на опита
Процедури за изпитване на кабелни жлебове:
- Визуална проверка за повреди или влошаване на качеството
- Проверка на въртящия момент в рамките на определените диапазони
- Изпитване на устойчивостта на изолацията
- Изпитване под налягане за запечатани приложения
- Проверка на непрекъснатостта за приложения на ЕМС
Интеграция с жизнения цикъл на безопасността
Интеграция на етапа на проектиране:
- Включете кабелни уплътнения в Проучвания на HAZOP5
- Разглеждане на режимите на отказ при анализа на FMEA
- Определяне на изискванията за системни способности
- Определяне на стратегии за изпитване на доказателства
Изисквания за фазата на експлоатация:
- Редовни графици за проверка
- Програми за превантивна поддръжка
- Докладване и анализ на инциденти
- Мониторинг на производителността и тенденции
Хасан ми каза наскоро: "Интегрирането на изискванията за кабелни жлези в нашата система за управление на жизнения цикъл на безопасността ни помогна да идентифицираме потенциални проблеми, преди те да се превърнат в проблеми."
Как се избират и специфицират кабелни уплътнения за системи със сертификат SIL?
Правилният избор и спецификация на кабелни втулки за SIL приложения изисква систематична оценка на изискванията за безопасност, условията на околната среда и съображенията за жизнения цикъл.
Изборът на кабелни уплътнения за SIL системи изисква оценка на нивото на системните възможности, съвместимостта на данните за честотата на отказите с целите за безопасност, пригодността за околната среда, възможността за провеждане на изпитания и дългосрочната наличност за поддържане на изискванията за жизнения цикъл на системата.
Матрица на критериите за подбор
Изисквания за безопасност:
- Изисквано ниво на SIL и системна способност
- Цели и разпределение на процента на неуспешните опити
- Доказателство за съвместимост на тестовия интервал
- Съображения за неизправност по обща причина
- Изисквания за достъпност на поддръжката
Технически спецификации:
- Типове кабели и диапазони на размери
- Степен на защита на околната среда (IP, NEMA)
- Съвместимост на материалите с технологичните течности
- Температура и налягане
- Изисквания за електромагнитна съвместимост и заземяване
Съображения за жизнения цикъл:
- Очакван експлоатационен живот (обикновено над 20 години)
- Наличие на резервни части
- Стабилност и подкрепа на доставчика
- Управление на остаряването
- Гъвкавост при надграждане и модификация
Процес на разработване на спецификацията
Стъпка 1: Анализ на изискванията за безопасност
- Преглед на проекта на ШИС и спецификацията на изискванията за безопасност
- Идентифициране на местата и функциите на кабелните втулки
- Определяне на разпределенията на процента на грешки
- Определяне на изискванията за системни способности
Стъпка 2: Оценка на околната среда
- Анализирайте условията на средата за инсталиране
- Вземете предвид изискванията за химическа съвместимост
- Оценка на факторите на механично напрежение
- Оценка на достъпността на поддръжката
Стъпка 3: Техническа спецификация
- Определяне на изискванията за изпълнение
- Определяне на нуждите от изпитване и сертифициране
- Установяване на изисквания за качество и документация
- Включване на разпоредби за поддръжка през целия жизнен цикъл
Критерии за оценка на доставчиците
Технически възможности:
- Сертифициране на SIL и системна способност
- Качество и източници на данни за процента на неуспешните опити
- Възможности за тестване и валидиране
- Техническа поддръжка и инженерни ресурси
Система за качество:
- Минимален сертификат ISO 9001
- Процеси за управление на конфигурацията
- Процедури за контрол на промените
- Системи за проследимост и документация
Бизнес съображения:
- Финансова стабилност и продължителност на живота
- Възможности за глобална поддръжка
- Наличие на резервни части
- Съгласуване на технологичната пътна карта
Дейвид ми каза: "Използването на Вашия систематичен процес на подбор ни помогна да изберем кабелни втулки, които не само отговарят на настоящите ни изисквания за SIL, но и осигуряват гъвкавост за бъдещи модификации."
Услуги за поддръжка на Bepto's SIL
Ние разбираме сложността на приложенията SIL и осигуряваме цялостна поддръжка:
- Сертифициране по SIL за системни нива на способност
- Подробни данни за честотата на отказите с доверителни интервали
- Разработване на ръководство за безопасност за вашите специфични приложения
- Техническо обучение относно изискванията и прилагането на SIL
- Поддръжка на жизнения цикъл включително управление на изхабяването
Често срещани грешки в спецификацията
Технически грешки:
- Недостатъчно конкретизиране на изискванията за системни способности
- Пренебрегване на стресовите фактори на околната среда
- Неадекватни процедури за изпитване на доказателствата
- Липсващ анализ на общите причини за повреда
Търговски грешки:
- Фокусиране само върху първоначалните разходи
- Пренебрегване на изискванията за поддръжка през целия жизнен цикъл
- Неадекватна квалификация на доставчика
- Стратегия за липсващи резервни части
Проблеми с документацията:
- Непълно разработване на досието за безопасност
- Липсващ анализ на режима на неизправност
- Неподходящи процедури за поддръжка
- Лоши процеси за контрол на промените
Хасан споделя: "Инвестицията в подходящи кабелни уплътнения, отговарящи на изискванията на SIL, се изплати, когато избегнахме сериозен срив в системата за безопасност, който можеше да доведе до спиране на целия ни завод."
Заключение
Кабелните втулки играят критична роля в системите за функционална безопасност, като изискват правилна оценка на SIL, системно сертифициране на възможностите и управление на жизнения цикъл, за да се поддържат нивата на безопасност.
Често задавани въпроси за кабелните втулки SIL и кабелните втулки
В: Трябва ли всички кабелни втулки в една система SIL да бъдат сертифицирани по SIL?
A: Не е задължително. Само кабелните втулки, които могат да причинят опасни откази на функциите за безопасност, се нуждаят от оценка SIL. Често обаче е по-просто да се използват продукти, сертифицирани по SIL, в цялата система за безопасност, за да се осигури последователност и да се опрости документацията.
Въпрос: Как да изчисля влиянието на повредите на кабелните уплътнения върху цялостната ми SIL оценка?
A: Включете честотата на отказите на кабелните уплътнения в изчисленията на PFD, като използвате същите методи като при другите компоненти. Вземете предвид както случайните хардуерни повреди, така и систематичните повреди. В Bepto предоставяме подробни указания за изчисленията и данни за честотата на отказите, за да подкрепим вашия анализ.
В: Каква е разликата между кабелните канали SC 2 и SC 3?
A: SC 3 изисква по-строги процеси на разработване, независима проверка и формално управление на жизнения цикъл. SC 2 е достатъчна за повечето приложения SIL 2, докато SC 3 е препоръчителна за SIL 3 и задължителна за приложения SIL 4.
В: Колко често трябва да се проверяват кабелните втулки при SIL приложения?
A: Интервалите на изпитванията за доказване зависят от изискваната PFD и честотата на отказите на кабелните уплътнения. Типичните интервали варират от 1 до 5 години. Ключът е в балансирането на изискванията за безопасност с практическите съображения за поддръжка.
В: Мога ли да използвам стандартни промишлени кабелни втулки в приложения за SIL?
A: Стандартните кабелни уплътнения могат да бъдат подходящи, ако отговарят на изискванията за системни възможности и разполагате с подходящи данни за честотата на отказите. Въпреки това, специално проектираните за SIL продукти често осигуряват по-добра документация и поддръжка на жизнения цикъл за приложения за безопасност.
-
Научете официалното определение и основните принципи на функционалната безопасност от международен орган по стандартизация. ↩
-
Получете подробна разбивка на различните нива на интегритет на безопасността (SIL) и техните изисквания за намаляване на риска. ↩
-
Да разберете как се изчислява вероятността за отказ при поискване (PFD) и как се използва за определяне на оценката SIL. ↩
-
Получете достъп до преглед на международния стандарт IEC 61508 за функционална безопасност. ↩
-
Разгледайте структурираната методология на проучване на опасностите и експлоатационната годност (HAZOP) за идентифициране на потенциалните рискове на системата. ↩
English 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Español 
Português 
Русский 
العربية 
日本語 
한국어 
Bahasa Indonesia 
Türkçe 
Nederlands 
Ελληνικά 
Български 
Čeština 
Dansk 
Eesti 
Suomi 
Magyar 
Lietuvių kalba 
Latviešu valoda 
Polski 
Română 
Svenska 
Slovenčina 
Slovenščina 
Norsk bokmål 
Українська 